Satélites revelam como as cinzas vulcânicas formam nuvens cirrus na atmosfera

Satélites em órbita elevada sobre a Terra permitiram perceber, com grande precisão, de que forma nuvens muito finas se formam a partir das enormes colunas de cinzas lançadas para a atmosfera durante uma erupção vulcânica.

O papel dos vulcões no clima e na formação de nuvens

Os vulcões têm um papel determinante nos ciclos que influenciam o clima do planeta. Quando entram em erupção, os vulcões activos libertam gases como dióxido de carbono e dióxido de enxofre, capazes de produzir efeitos de aquecimento ou de arrefecimento.

Para lá dos gases, as erupções também projectam cinzas e poeiras a grande altitude, introduzindo aerossóis precisamente na região atmosférica onde as nuvens tendem a desenvolver-se.

Há algum tempo que a comunidade científica procura compreender de que modo esses aerossóis interferem com a formação de nuvens. Um novo estudo, liderado por investigadores do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL), concluiu que as partículas de cinza vulcânica conseguem desencadear a formação de nuvens cirrus muito finas em altitude, ao fornecerem um “núcleo” ao qual as partículas de gelo se podem agarrar - um processo conhecido como "nucleação do gelo".

"A nossa investigação ajuda a colmatar uma lacuna importante de conhecimento sobre se e como as erupções vulcânicas influenciam a formação de nuvens", afirma Lin Lin, cientista atmosférica do LLNL. "Mostramos que as partículas de cinza vulcânica podem desencadear a formação de nuvens de gelo ao actuarem como locais de nucleação do gelo."

As nuvens são fundamentais para regular o clima e o balanço energético da Terra. Além de cobrirem cerca de 70 por cento da superfície em qualquer momento, reflectindo a luz solar e absorvendo calor, são também uma componente essencial do ciclo da água.

Por isso, é necessária uma compreensão mais sólida de como as nuvens se formam e de qual é o impacto dos aerossóis nesse processo.

O que os satélites da NASA revelaram (CloudSat e CALIPSO)

O trabalho de Lin e da sua equipa baseou-se em 10 anos de dados recolhidos pelas missões CloudSat e pelo Satélite Explorador de Percurso com Lidar e Infravermelho de Nuvens e Aerossóis (CALIPSO), ambos da NASA.

O CloudSat analisa o interior das nuvens para determinar como se desenvolvem os ciclones tropicais e como ocorrem alterações climáticas relacionadas com as nuvens. Já o CALIPSO acompanha o papel das nuvens e dos aerossóis na regulação do estado do tempo, do clima e da qualidade do ar.

A partir das observações, Lin e os seus colegas identificaram mudanças consistentes nas propriedades das nuvens cirrus após três erupções vulcânicas. Nos casos em que as erupções eram ricas em cinzas, estes investigadores verificaram que as nuvens de grande altitude - compostas sobretudo por gelo - passaram a ocorrer com maior frequência.

Como as erupções ricas em cinzas alteraram as nuvens cirrus

Embora essas nuvens apresentassem significativamente menos cristais de gelo do que as nuvens cirrus em outros períodos, os cristais que existiam eram maiores. Este padrão não foi observado em erupções com pouca cinza.

"No início do estudo, esperávamos que as nuvens afectadas por erupções vulcânicas parecessem diferentes das nuvens naturais, mas não da forma como acabámos por encontrar", diz Lin. "Antecipávamos que os aerossóis vulcânicos levassem a um aumento do número de cristais de gelo nas nuvens. Mas, para nossa surpresa, os dados mostraram o contrário."

De início, o grupo assumiu que o gelo se formaria de modo uniforme, num processo em que a água se condensa espontaneamente a partir de gotículas de água muito frias. Em vez disso, observaram que a água se acumulava nos aerossóis de cinza antes de atingir temperaturas suficientemente baixas para congelar espontaneamente, formando agregados de gelo maiores.

"Os resultados inverteram completamente as nossas expectativas iniciais", acrescenta Lin. "Abandonar a nossa ideia inicial e desenvolver uma nova explicação com base em descobertas inesperadas foi a parte mais difícil e, ao mesmo tempo, a mais gratificante do processo."

Continuação do trabalho e validação futura

Desde então, a equipa passou a focar-se no estudo das nuvens do Árctico e do seu papel em modelos atmosféricos globais. Ao mesmo tempo, aguarda-se uma nova grande erupção, que permitirá validar estes resultados.

Esta investigação foi publicada na revista Avanços da Ciência.